第二章气体介质的电气强度143
气体介质的电气强度 第二章 143
第二章气体介质的电气强度学习目标：对气体介质的电气强度做出定量估计，以满足电力工程实践中对架空线路、电力设备等的空气间距选择，同时掌握提高气体介质电气强度的方法>2.1均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性>2.2极不均匀电场的击穿特性>2.3大气条件对气隙击穿特性的影响与校正>2.4提高气体介质电气强度的方法>2.5六氟化硫和气体绝缘设备144
c 第二章 气体介质的电气强度 学习目标：对气体介质的电气强度做出定量估计，以满足电力工程实践中 对架空线路、电力设备等的空气间距选择，同时掌握提高气体介质电气强 度的方法 ➢2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性 ➢2.2 极不均匀电场的击穿特性 ➢2.3 大气条件对气隙击穿特性的影响与校正 ➢2.4 提高气体介质电气强度的方法 ➢2.5 六氟化硫和气体绝缘设备 144
第一节均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性气隙的击穿特性取决于：>电场形式：I唯一均匀电场----消除边缘效应的最重要稍不均匀电场---球间隙最大不对称性电场---棒板气隙、>外加电压类型：直流电压稳态电压工频交流电压雷电过电压冲击电压操作过电压145
第一节 均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性 气隙的击穿特性取决于： ➢ 电场形式：唯一均匀电场-消除边缘效应的. 最重要稍不均匀电场-球间隙 最大不对称性电场-棒板气隙、 ➢ 外加电压类型： 直流电压 稳态电压 工频交流电压 雷电过电压 冲击电压 操作过电压 145
第一节均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性一、均匀电场下不存在极性效应：直流、工频、冲击电压作用下的击穿电压相同：击穿电压分散性很小：空气间隙的击穿电压经验公式：Up = 24.558d + 6.66Vsd(kV)Ub24.558 + 6.66/8/d(kV)Eb=dUp一击穿电压峰值，kvEp一平均击穿场强，kV/cm8一空气的相对密度d一间隙距离，cm146d= 1～10cm 内，Eb=30kV/cm
第一节 均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性 ➢ 不存在极性效应； ➢ 直流、工频、冲击电压作用下的击穿电压相同； ➢ 击穿电压分散性很小； 空气间隙的击穿电压经验公式： 𝑈𝑏 = 24.55𝛿𝑑 + 6.66 𝛿𝑑(𝑘𝑉) 𝐸𝑏 = 𝑈𝑏 𝑑 = 24.55𝛿 + 6.66 𝛿/𝑑(𝑘𝑉) Ub－击穿电压峰值，kV Eb －平均击穿场强，kV/cm δ－空气的相对密度 d－间隙距离，cm d＝ 1 ～10cm 内，Eb=30kV/cm 一、均匀电场下 146
第一节均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性一、均匀电场下均匀电场空气间隙的击穿电压峰值U.与极间距离d的关系400200100100Ub80806060Eb4040AY-./952020前三861086120.80.020.220.010.040.080.10.40.6468100.80.06147d/cm
第一节 均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性 一、均匀电场下 均匀电场空气间隙的击穿电压峰值Ub与极间距离d的关系 147
第一节均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性二、稍不均匀电场下与均匀电场相似，一旦出现局部放电，立即导致整个间隙的完全击穿。电场不对称时有极性效应，不很显著。不同电压波形下U,都相同，360320且分散性不大2815F*典型结构形式：球一球，球一板，两同轴圆柱206810>球一球：电场不均匀度随着球间距d与球直5160正极性真源电压冲世任120径D增大而增大，d>D/4时，电场不均匀度负概性直泽电压及冲电电压：80国饮直品新推祥品变动范围增大，为保证球隙测量精度一般d≤D/2a121682024思考：为什么负极性击穿电压小于正极性？d厘米148
第一节 均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性 二、稍不均匀电场下 与均匀电场相似，一旦出现局部放电，立即导 致整个间隙的完全击穿。电场不对称时有极性 效应，不很显著 。不同电压波形下Ｕb都相同， 且分散性不大 典型结构形式：球－球，球－板，两同轴圆柱 ➢ 球－球：电场不均匀度随着球间距d与球直 径D增大而增大，d＞D/4时，电场不均匀度 增大，为保证球隙测量精度一般d≤D/2； 思考：为什么负极性击穿电压小于正极性？ 148
第一节均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性空气在稍不均匀电场下的击穿(AO140>两同轴圆柱：击穿极U120U100U801大值出现在r/R～0.33604时，工程上来考虑其10他因素通常选在0.25-r(em)同轴圆筒气隙的电晕起始电压U和击穿电压U。（均指峰值）与内筒外半径的关系0.4之间。曲线（当内筒为负极性时）149
第一节 均匀、稍不均匀电场气隙的击穿特性 空气在稍不均匀电场下的击穿 ➢ 两同轴圆柱：击穿极 大值出现在r/R≈0.33 时，工程上来考虑其 他因素通常选在0.25- 0.4之间。 149 同轴圆筒气隙的电晕起始电压U和击穿电 压Ub（均指峰值）与内筒外半径的关系 曲线（当内筒为负极性时）
第二节极不均匀电场气隙的击穿特性电极形状对气隙击穿电压有影响，可用典型电极代表如：棒一棒（完全的对称性），类似两导线间棒一板（最大的不对称性），类似导线与大地其他类型极不均匀电场处于两者之间。有持续的局部放电，空间电荷积累导致显著的极性效应在不同性质电压下（直流、交流、雷电冲击、操作过电压），U,有明显差别，且分散性大150
第二节 极不均匀电场气隙的击穿特性 空气在稍不均匀电场下的击穿 电极形状对气隙击穿电压有影响，可用典型电极代表 如：棒－棒（完全的对称性），类似两导线间 棒－板（最大的不对称性），类似导线与大地 其他类型极不均匀电场处于两者之间。 有持续的局部放电，空间电荷积累导致显著的极性效 应 在不同性质电压下（直流、交流、雷电冲击、操作 过电压），Ｕb有明显差别，且分散性大 150
第二节极不均匀电场气隙的击穿特性直流电压作用>显著的极性效应，U,与d接近成（d长间隙下：正棒一负板，Ub～ 4.5d(kV/cm)负棒一正板，U，～ 10d(kV/cm)都比均匀电场中的击穿场强小得多（约30kv/cm）151
第二节 极不均匀电场气隙的击穿特性 空气在稍不均匀电场下的击穿 ➢显著的极性效应，Ｕb与d接近成（d<10cm) 正棒－负板，Ｕb ≈ 7.5d(kV/cm) 负棒－正板，Ｕb ≈ 20d(kV/cm) ➢长间隙下： 正棒－负板，Ｕb ≈ 4.5d(kV/cm) 负棒－正板，Ｕb ≈ 10d(kV/cm) 都比均匀电场中的击穿场强小得多（约30kV/cm） 一、直流电压作用 151
第二节极不均匀电场气隙的击穿特性二、工频电压作用击穿总是在棒极为正半波峰值附近发生d2 m时，U,与d的关系趋向饱和,各种气隙的工频U,分散性不大，标准偏差=2%～3%思考：是否能设计出3000kV架空输电线路？152
第二节 极不均匀电场气隙的击穿特性 空气在稍不均匀电场下的击穿 击穿总是在棒极为正半波峰值附近发生 d＜１ｍ时，Ｕb接近与d成正比 棒－棒，Ｕb≈６d 棒－板，Ｕb≈５d，相差不多 d＞２ｍ时，Ｕb与d的关系趋向饱和，棒－板尤甚。 各种气隙的工频Ｕb分散性不大，标准偏差σ＝２％ ～3％ 思考：是否能设计出3000kV架空输电线路？ 二、工频电压作用 152